Генетика учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов лечебного и педиатрического факультетов Ярославль 2009 Занятие №1 Тема занятия: «Закономерности наследования на организменном уровне. Моногибридное скрещивание»


Тема занятия: « Взаимодействие средовых и генетических факторов в развитии признаков человека»



страница2/3
Дата01.08.2018
Размер0,87 Mb.
ТипУчебно-методическое пособие
1   2   3
Тема занятия: « Взаимодействие средовых и генетических факторов в развитии признаков человека»
Цель занятия:

- разобрать влияние средовых факторов на формирование признаков человека;

- определить роль генетических и средовых факторов на количественную и качественную специфику проявления генов;

- рассмотреть механизмы регуляции формирования пола;

- изучить особенности наследования генов, сцепленных с половыми хромосомами.
Вопросы для устного собеседования:

1. Влияние факторов среды на формирование и степень выраженности признака.

2. Количественная и качественная специфика проявления генов: пенетрантность, экспрессивность, плейотропия. Генокопии.

Особенности проявления доминантных патологических генов.

3. Генетический полиморфизм - основа индивидуальных реакций на воздействия факторов среды. Множественный аллелизм как фактор, способствующий генетическому полиморфизму.

4. Генетика пола. Генетические механизмы детерминации пола.

5. Понятие об истинном и ложном гермафродитизме. Нарушения формирования пола у человека.

6. Особенности Х-сцепленного и голандрического наследования. Ограниченное полом наследование.

7. Наследование групп крови по системе АВО и резус-фактора. Условия возникновения и сущность резус-конфликта.
Самостоятельная аудиторная работа студентов
Работа 1. Наследование групп крови по системы АВО и резус­-фактора.

Открытие К.Ландштейнером (Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1930) групп крови оказалась значимым событием в биологии и медицине, поскольку группы крови учитывают не только при ее переливании, но и в медицинской генетике, акушерстве, судебной медицине, при трансплантации органов.

В форменных элементах крови человека, кроме антигенов системы АВО и резус-фактора, изучены более 70 других (Келл, Даффи, Льюис, MN и др.). Распределение этих антигенов среди людей таково, что двух идентичных особей, за исключением монозиготных близнецов, нет. Наличие в крови того или иного антигена определяется известной формулой: один ген - один антиген, при этом имеет место независимое наследование этих антигенов.

Генотипы людей с различными группами крови


Система АВО

Система резус-фактор



I(O)-i i

II (А)- JA JA, JA i

IП (В)- JB JB, JBi

IV (АВ)- JA JB


RhRh, Rhrh, rhrh

Фенотипические отличия заключаются

в наличии в эритроцитах соответствующих

агглютиногенов (антигенов), а в плазме –

агглютининов антител

Фенотипические отличия заключаются в наличии или отсутствии в эритроцитах белка резус-фактора


Задачи.

1. В семье родились четыре мальчика, и все они имеют разные группы крови по системе АВО. Определите генотипы родителей.

2. Во время беременности у женщины был резус-конфликт. Ребенок имеет IV (АВ) группу крови. Определите возможные группы крови родителей и их генотипы по резус-фактору.

Работа 2. Биологическая детерминация пола

Биологическая детерминация пола контролируется генетическими и негенетическими факторами. К генетическим факторам относят гены, локализованные как в половых хромосомах, так и в аутосомах. Мутации этих генов могут привести к несоответствию генетического и фенотипического пола, а также к возникновению различных форм гермафродитизма у человека. Негенетическими факторами являются гормоны, которые образуются в яичниках и семенниках и влияют на формирование органов мужской и женской половой системы. При этом большое значение имеет наличие функционально активных рецепторов, через которые гормоны реализуют свое действие.

Используя учебные пособия и лекционный материал, заполните таблицу.
Основные этапы биологической детерминации пола

Этап

Определяющие факторы

Возможные нарушения

1. Генетическая

детерминация пола







2.Дифференцировка

гонад







З. Дифференцировка внутренних гениталий







4.Дифференцировка наружных гениталий







5. Формирование

вторичных половых

признаков









Работа 3. Решение задач

1. У человека классическая гемофилия наследуется как сцепленный с X-хромосомой рецессивный признак. Альбинизм обусловлен аутосомным рецессивным геном. У супружеской пары, нормальной по этим признакам, родился сын с обеими аномалиями. Какова вероятность того, что у второго сына в этой семье проявятся также обе аномалии одновременно?

2. Гипертрихоз ушной раковины передается через У-хромосому, а полидактилия - как доминантный аутосомный признак. В семье, где отец имел гипертрихоз, а мать - полидактилию, родилась нормальная в отношении обоих признаков дочь. Какова вероятность того, что следующая дочь в этой семье также будет без обеих аномалий?

3. У родителей со II (А) группой крови родился сын с I (О) группой крови и больной гемофилией. Оба родителя не страдают этой болезнью. Определите вероятность рождения второго сына здоровым и его

возможные группы крови. Гемофилия наследуется как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой признак.

4. Подагра определяется доминантным аутосомным геном. По некоторым данным, пенетрантность гена у мужчин составляет 20%, а у женщин она равна нулю. Какова вероятность заболевания детей подагрой в семье гетерозиготных родителей?


* * * * *
Самостоятельная внеаудиторная работа студентов

Решение задач.

1. Перед судебно-медицинской экспертизой поставлена задача: выяснить является ли мальчик, имеющийся в семье супругов Р., родным или приемным. Исследование крови мужа, жены и ребенка показало: жена­ Rh (-), АВ (IY) группа кропи, муж - Rh(-), О (I) группа крови, ребенок­ Rh (+), О (1) группа крови. Какое заключение должен дать эксперт, и на чём оно основано?

2. Потемнение зубов может определяться двумя доминантными генами, один из которых расположен в аутосоме, другой - в Х-хромосоме. В семье родителей, имеющих темные зубы, родились дочь и сын с нормальным цветом зубов. Определите вероятность рождения в этой семье следующих детей без аномалий. Удалось установить, что темные зубы матери обусловлены лишь геном, сцепленным с Х-хромосомой, а темные зубы отца - ayтocoмным геном, по которому он гетерозиготен.

3. В семье, где жена имеет I группу крови, а муж - IY, родился сын дальтоник с III группой крови. Оба родителя различают цвета нормально. Определите вероятность рождения здорового сына и его возможные группы крови. Дальтонизм наследуется как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой признак.

4. Кареглазая женщина, обладающая нормальным зрением, отец которой имел голубые глаза и страдал цветовой слепотой, выходит замуж за голубоглазого мужчину, имеющего нормальное зрение. Какого потомства можно ожидать от этого брака, если известно, что ген карих глаз наследуется как аутосомный доминантный признак, а ген цветовой слепоты рецессивный и сцеплен с Х-хромосомой?

5. Одна из форм агаммаглобулинемии наследуется как аутосомно-­рецессивный признак, другая - как рецессивный, сцепленный с Х-­хромосомой. Определите вероятность рождения больных детей в семье, где известно, что мать гетерозиготна по обеим парам генов, а отец здоров и имеет лишь доминантные гены анализируемых аллелей.

6. Арахнодактилия («паучьи пальцы») наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 30%. Отсутствие верхних резцов наследуется как сцепленный с Х-хромосомой рецессивный признак с полной пенетрантностью. Определите вероятность проявления у детей обеих аномалий одновременно в семье, где мать гетерозиготна по генам обоих пар, а отец имеет нормальные признаки.

Вопросы для самоконтроля знаний:


  1. Какие можно выделить основные формы влияния факторов среды на живые организмы?

  2. Почему один и тот же фактор (например, ультрафиолетовые лучи, потребление молочных продуктов и т.д.) вызывает у разных людей различные реакции?

3. Приведите примеры (общебиологические и медицинские), когда факторы среды влияют на возникновение признака и степень его выраженности.

4. Чем можно объяснить неполную пенетрантность гена?

5. Какие причины приводят к генетическому полиморфизму особей?

6. Какое значение имеет генетический полиморфизм в медицинской практике?

7. При каком кариотипу человека невозможно определить генетический пол и условно этот организм можно назвать бесполым?

8. Какие причины могут привести к несоответствию генетического и фенотипического пола у человека?

9. Врач предполагает у больного синдром тестикулярной феминизации. Каким образом можно подтвердить диагноз?

10. В чем заключается разница между голандрическим наследованием и наследованием ограниченным полом?

11. Какие формы взаимодействия генов имеют место при наследовании групп крови по системе АВО?

12. Почему резус-конфликт может возникнуть при браке Rh (+) мужчины и Rh (-) женщины, а не наоборот?

* * * * *

ПЕРЕЧЕНЬ

аннотированных учебных элементов
Агаммаглобулинемия - отсутствие или резкое снижение содержания в плазме крови белков гамма-глобулинов, которые участвуют в иммунных реакциях организма.

Арахнодактилия («паучьи пальцы») - необычно тонкие и длинные пальцы кистей рук.

Генетический пол - определяется наличием в соматических клетках определенных половых хромосом.

Генетический полиморфизм - многообразие генотипов особей одного вида.

Генокопии - различные генетические нарушения (генные мутации), приводящие к развитию одинакового признака.

Гермафродитизм - биологическое явление, когда одна и та же особь образует и мужские, и женские половые клетки. У человека гермафродитизм - результат нарушения развития половой системы.

­Истинный гермафродитизм (встречается крайне редко) характеризуется наличием в организме одновременно мужских и женских гонад и обусловлен хромосомными мутациями. При ложном гермафродитизме имеются гонады только одного пола, но наружные половые органы недоразвиты настолько, что их вид напоминает органы другого пола.



Гетерогаметный организм - особь мужского или женского пола, образующая гаметы двух типов отличающиеся половыми хромосомами.

Гипертрихоз - избыточный рост волос.

Гонады - органы половой системы, в которых образуются гаметы (яичники и семенники).

Ограниченные полом признаки - признаки гены, которых локализованы в аутосомах, но проявляют себя различно в зависимости от пола.

Пенетрантность - способность гена проявить свое действие в фенотипе. Выражается в виде процентного отношения количества организмов, у которых данный ген фенотипически проявляется к общему числу организмов, имеющих этот ген. Если ген проявляется в фенотипе у всех его носителей, то пенетрантность гена равна 100% (полная пенетрантность).

Плейотропия - множественное действие гена, влияние одного гена на возникновение нескольких признаков.

Подагра - наследственное заболевание, обусловленное нарушением обмена мочевой кислоты, в результате происходит отложение ее солей в различных тканях (почках, суставах и др.).

Соотношение полов – количественный показатель численности мужских и женских особей в популяции. Различают первичное (обусловлено гетерогаметностью одного из полов), вторичное (на момент выхода из яйцевых или плодных оболочек) и третичное (к моменту полового созревания) соотношение полов.

Фенотипический пол - характеризуется развитием определенных наружных половых органов и вторичных половых признаков.

Экспрессивность - качественный показатель фенотипического проявления гена, характеризует степень выраженности признака.

Рекомендуемая литература:

1. Биология / Под редакцией В.Н.Ярыгина. В 2-х кн. М., Высшая школа, 2006. – кн.1, с. 156-157, 159-160, 13-197, 212-218.

2. Лекционный материал



Темы учебно-исследовательской работы студентов:

1. Генетические механизмы контроля формирования пола у человека

2. Истинный и ложный гермафродитизм у человека.

3. Генетических полиморфизм в популяциях людей.

4. Взаимодействие наследственных и средовых факторов при формировании патологических процессов.

5. Эволюция полового диморфизма.


* * * * *
Занятие №4

Тема занятия: «Основные закономерности изменчивости организмов»
Цель занятия:

- изучить явление изменчивости как свойства живых организмов;

- разобрать закономерности возникновения и фенотипические эффекты различных форм изменчивости;

- рассмотреть общие закономерности мутагенеза и определить влияние мутационной изменчивости на процессы биологической эволюции и на особенности индивидуального развития организма;

- выявить основные биологические последствия воздействий мутагенных факторов;

- разобрать клеточные системы защиты наследственной информации.


Вопросы дли устного собеседования:

1. Изменчивость как свойство живых организмов. Классификация форм изменчивости.

2. Фенотипическая изменчивость. Норма реакции генетически обусловленных признаков. Адаптивный характер модификаций. Понятие о случайной изменчивости.

З. Комбинативная изменчивость. Механизмы возникновения и значение в обеспечении генетического разнообразия популяций.

4. Общие закономерности мутагенеза. Мутагенные факторы среды.

5. Классификации мутаций в зависимости от типа клеток, уровня организации наследственного материала, причин возникновения, биологических последствий

6. Фенотипические проявления мутационной изменчивости.

7. Биологические антимутационные механизмы.

Изменчивость является одним из основных свойств живого и заключается в способности организмов изменять свои свойства и признаки в ходе исторического развития (филогенеза) или индивидуального развития (онтогенеза). Эти изменения исключительно многообразны по своим проявлениям и их можно выявить на любом уровне организации живого. А это предполагает, в свою очередь, существование различных видов классификаций изменчивости. Так, например, при изучении процессов эволюции организмов изучаются причины и проявления таких видов изменчивости, как межвидовая, межпопуляционная, внутрипопуляционная, индивидуальная. Анализируя эти виды изменчивости обычно рассматривают отдельные морфологические признаки, которые учитываются в систематике живых организмов.

В последнее время внимание ученых все больше привлекают формы проявления индивидуальной изменчивости: биохимической, физиологической, иммунологической, поведенческой, адаптационной и т.д., ибо совокупность всех этих отличий и определяет уникальную индивидуальность любого организма.

Возникновение и развитие генетики способствовало не только раскрытию механизмов наследственности, но и также изменчивости, поскольку эти два свойства живого диалектически взаимосвязаны между собой. Появились новые термины для обозначения форм изменчивости: наследственная и ненаследственная. Однако в настоящее время такое разделение является не совсем корректным, поскольку абсолютное большинство признаков и свойств организмов в той или иной степени наследственно обусловлены.

В основу современной классификации форм изменчивости положен причинный принцип: какой фактор является определяющим в возникновении изменчивости.

Причины и механизмы возникновения изменчивости носят универсальный характер для всех живых организмов. А среди причин изменчивости можно выделить:

1. Влияние факторов среды, но воздействия которых не изменяют генотип организма.

2. Комбинации генетического материала, возникающие как результат полового размножения.

3. Различные изменения генетического материала.


Классификация форм изменчивости

Изменчивость
фенотипическая генотипическая

модификационная случайная комбинативная мутационная

Следует отметить, что данная классификация является общей и относительно условной, поскольку при возникновении признаков (нормальных или патологических) имеет место сочетание разных причин. Например, надои молока зависят не только от качества кормов, но и от генотипа коров, а генотип - результат селекции. Непереносимость различных пищевых продуктов человеком обусловлена наличием патологических (мутантных) генов, но выявляется только при употреблении определенных продуктов.

Среди специалистов разных областей медико-биологических специальностей взгляд на роль генотипической изменчивости может не совпадать. Так, для биолога основополагающим является тезис: «Мутации - материал для естественного отбора». Для онколога мутации представляют интерес как причина превращения нормальной клетки в злокачественную. В такой области как генетическая токсикология, на первом плане - генетическая безопасность разнообразных воздействий, которым подвергается человек. Для специалистов в области медицинской генетики мутации – причина наследственных болезней человека.


Мутационные изменения крайне разнообразны и могут затрагивать любые морфологические, физиологические, биохимические признаки организма. По характеру изменения генотипа выделяют следующие мутации.


Генные

Хромосомные

Геномные

Внутрихромосомные

Межхромосомные

транзиции

фрагментация

Транслокации: сбалансированные, несбалансированные

полиплоидия

гаплоидия



трансверсии

дефишенси

инверсии

дупликации

анеуплоидия:

моносомия, трисомия, нулисомия



генные дупликации

делеции

генные делеции

инверсии

генные инверсии

транспозиции

Современные исследования генетиков убедительно показывают, что возникновение тех или иных признаков определяется не только наличием определенных генов, но и их взаимоотношениями. Так, например, имеет место избирательная активность генов в ходе онтогенеза (гемоглобин плода и взрослого отличается по строению), или в генотипе имеются гены, обладающие противоположным эффектом (возникновение опухоли во многом определяется взаимоотношением онкогены­антионкогены). Существуют участки хромосом, склонные к транспозициям, их называют «прыгающими генами», мобильными генетическими элементами, или транспозонами. При транспозициях гены, изменившие свое положение, могут изменять свою активность - такое явление называется эффектом положения.
* * * * *
Самостоятельная аудиторная работа студентов
Задача 1. Все клетки больного мужчины имеют 47 хромосом за счет лишней Х-хромосомы. Укажите название этой мутации, все возможные механизмы ее возникновения и вероятность передачи ее потомству.

Задача 2. Женщина, переболевшая во время беременности коревой краснухой, родила глухого сына. У нее и мужа слух нормальный, в родословной обоих супругов глухота не отмечена. Определите возможный механизм появления глухоты у, ребенка; вероятность повторного рождения глухого ребенка в данной семье; вероятность рождения глухих внуков, если их глухой сын, став, взрослым, женится на глухонемой женщине, у которой родители и обе сестры тоже глухонемые (ген глухоты рецессивный).

Задача 3. Владимир и Валерий - монозиготные близнецы. Елена и Светлана - тоже, Владимир женился на Елене, а Валерий на Светлане. В обеих семьях родились сыновья. Будут ли они сходны друг с другом в такой же степени, как монозиготные близнецы? Ответ обоснуйте.
* * * * *

Самостоятельная внеаудиторная работа студентов

Задание 1. Две подруги - Инна и Ирина – выросли вместе в нормальных условиях. В возрасте 22 года обе вышли замуж за молодых здоровых мужчин. Одинакова ли вероятность рождения у них здоровых детей, если: мать Инны на l8 лет старше, чем мать Ирины? Обоснуйте свой ответ.

Задание 2. Нарисуйте все возможные изменения, которые могут произойти с хромосомами (виды хромосомных мутаций):
А А

В В


С С

D D


Е Е

F F Буквы – это отдельные гены

G G

Н Н


Задание 3. Заполните таблицу классификаций мутаций


По биологическим последствиям

1.

2.

3.

По проявлению в гетерозиготе

1.

2.

В зависимости от типа клеток

1.

2.

От причины возникновения

1.

2.

По локализации в клетке

1.

2.


Вопросы для самоконтроля знаний:

1. Изменчивость, морфологических признаков может носить качественный (альтернативные признаки) или количественный (признак изменяется в ходе онтогенеза) характер: в чем заключается генетический механизм изменчивости качественных и количественных признаков?

2. Приведите примеры признаков у человека, которые не имеют нормы реакции.

З. Монозиготные близнецы имеют сходный генотип, но некоторые признаки у них могут отличаться. К какой форме изменчивости это можно отнести?

4. Укажите причины комбинативной изменчивости. Имеет ли место эта изменчивость у истинных гермафродитов?

5. Почему искусственный мутагенез не нашел широкого применения в селекции животных?

6. Какие могут быть причины и последствия генеративных мутаций у человека?

7. У женщины часть клеток содержат кариотип 46, ХХ, а чacть - 45, ХО. Как называется это явление и в чём причина?

8. В чем разница между тератогенами и онкогенами? 9. Приведите примеры летальных мутаций у человека.

10. Приведите примеры антимутагенов.

11. При гетероморфозе (одна из форм регенерации) взамен утраченного органа формируется совершено иной. Например, у рака иногда на месте удаленного глаза вырастает видоизмененная антенна (усик). Чем можно объяснить подобное явление?

* * * * *


ПЕРЕЧЕНЬ

аннотированных учебных элементов
Аберрации (хромосомные перестройки) - изменения структуры хромосом, чаще вызванные воздействием мутагенов.

Антимутагены - факторы, предупреждающие или снижающие действие мутагенов.

Анеуплоидия (гетероплоидия) - геномная мутации, при которой количество хромосом изменяется на некратное гаплоидному. Варианты: моносомия (2n-1), трисомия (2n+1).

Аутомутагены - вещества, образующиеся в ходе метаболизма в клетке и обладающие мутагенным эффектом.

Генеративная мутация - мутация, возникшая в процессе гаметогенеза и приводящая к изменению наследственного материала в половых клетках.

Генетический груз - совокупность патологических генов, которые имеются в данный момент времени в популяции. Часть генов передается от предыдущих поколений, а часть - это вновь возникшие мутации в новом поколении особей.

Геномные мутации - изменения числа хромосом в кариотипе особей. Различают: анеуплоидии и полиплоидии.

Делеция - хромосомная мутация, при которой утрачивается участок хромосомы; тип генной мутации, при которой выпадает участок молекулы ДНК.

Десмутагены - химические соединения, присутствующие в окружающей среде и способные при взаимодействии с мутагенами уменьшать их активность.

Дефишенси - хромосомная мутация, при которой' происходит утрата концевого участка хромосомы:

Дупликация - хромосомная мутация, при которой удваивается какой­-либо участок хромосомы; тип генной мутации, при которой удвоен какой­-либо участок ДНК.

Инверсия - хромосомная мутация, при которой происходит разрыв в двух участках хромосомы и перемещение фрагмента на 1800 с последующим восстановлением целостности хромосомы.

Инцерсия (или вставка) - генная мутация, при которой имеется вставка отрезка ДНК в стрyктypy гена.

Канцероген - фактор среды, способствующий возникновению опухоли.

Комутагены - факторы, усиливающие действие мутагенов

Мозаицизм клеточный - наличие в организме клеток с двумя и более вариантами хромосомных наборов или генных мутаций.

Мозаичный фенотип - формируется как результат соматической мутации в ходе индивидуального развития организма.

Моносомия - геномная мутация, при которой в кариотипе присутствует только одна из пары гомологичных хромосом.

Мутаген - фактор, увеличивающий частоту возникновения мутаций, вызывая изменения в ДИК. Различают физические, химические и биологические мутагены.

Мутагенез - процесс образования мутаций.

Мутация - стойкое изменение генетического материала, приводящее к изменению свойств и признаков организма.

Мутация обратная (реверсия) - мутация, проявление которой приводит к полному или частичному восстановлению фенотипа дикого гена.

Мутация прямая - мутация, приводящая к изменению фенотипа дикого гена.

Мутации регуляторные - мутации, произошедшие в промоторной части гена. Приводят к количественным изменениям мРНК и первичных белковых продуктов, не затрагивая структуры и активности белка. Эти мутации часто обладают выраженным плейотропным эффектом.

Норма реакции - диапазон изменчивости признака, результат взаимодействия генотипа с конкретными условия среды.

Нулисомия - геномная мутация, при которой в кариотипе отсутствуют обе гомологичные хромосомы.

Полиплоидия - геномная мутация, при которой кариотип организма изменяется на число кратное гаплоидному.

Соматическая мутация - мутация, возникающая в диплоидных клетках.

Тератогены - вещества, вызывающие врожденные пороки развития.

Транслокация - хромосомная мутация, при которой происходит отрыв участка хромосомы и присоединение его к другой хромосоме.

Трисомия - геномная мутация, при которой в кариотипе присутствуют три гомологичных хромосомы. Пример: синдром Дауна (трисомия по 21 паре, кариотип-47, +21).

Эффект положения - изменение локуса (места расположения) гена, приводящее к новому Фенотипическому проявлению признака. Например, ранее активный ген при перемещении в гетерохроматиновую зону, может быть инактивирован.

Явление одно родительских дисомий - кариотип организма, в котором имеется нормальное число хромосом, но одна пара представлена хромосомами от одного родителя.
* * * * *

Рекомендуемая литература:

1. Биология под редакцией В.Н.Ярыгина. в 2-х кв. М., Высшая школа, 2006. –кн. l, с. 77-91,128-133,145-147, 177-190, 211-212.

2. Лекционный материал
Темы учебно-исследовательской работы студентов:

1. Методы экспериментальной проверки мутагенности факторов

окружающей среды.

2. Генетические последствия загрязнений окружающей среды.

3. Генетический мониторинг популяций человека.

4. Репарация генетических повреждений.

5. Естественные антимутагены.
* * * * *
Занятие №5

Тема занятия: «Методы изучения наследственности человека»
Цель занятия:

- показать особенности человека как объекта генетических исследований;

- разобрать методику проведения и возможности генеалогического, близнецового, цитогенетического и биохимических методов изучения наследственности человека, определить показания к использованию этих методов;

- рассмотреть возможности популяционно-статистического метода для анализа генетической структуры популяций;

- дать понятие о молекулярно-генетических методах изучения наследственности
Вопросы для самостоятельной подготовки:

1. Особенности человека как объекта генетических исследований.

2. Цитогенетический метод изучения наследственности человека. Методика и возможности метода. Метод определения полового хроматина.

З. Генеалогический метод изучения наследственности человека. Этапы работы и возможности метода.

4. Близнецовый метод изучения наследственности человека. Причины рождения монозиготных и дизиготных близнецов, их отличительные особенности.

5. Использование популяционно-статитического метода для анализа генетической структуры популяций. Закон Харди-Вайнберга.

6. Биохимические и молекулярно-генетические методы: возможности и показания к использованию.
* * * * *

Самостоятельная аудиторная работа студентов
1. Клинико-генеалогический метод

Метод используется для прослеживания признака (или заболевания) в ряду поколений с указанием типа родственных связей между членами родословной. Возможности клинико-генеалогичес­кого метода:

- установление наследственного характера признака;

- определение типа наследования;

- выявление экспрессивности и пенетрантности действия генов й расшифровка механизмов взаимодействия генов;

- анализ сцепления генов и картирование хромосом;

- изучение интенсивности мутационного процесса;

Анализ родословных

Используя таблицы и практикум Ю.К.Богоявленского, зарисуйте в альбом условные обозначения для составления родословных. Проанализируйте родословные и дайте обоснование ответы на следующие вопросы:

1. Является ли данный признак (заболевание) наследственным?

2. Какой тип наследования имеет место?



3. Приведите примеры признаков (заболеваний) с данным типом наследования.
Родословная 1


Родословная 2


П. Близнецовый метод

Близнецовый метод - исследование генетических закономерностей на близнецах, а также изучение явления многоплодия у человека. Сущность метода заключается в сравнении сходства (конкордантности) в группах монозиготных и дизиготных близнецов, что позволяет с помощью специальных формул оценить соотносительную роль наследственности и факторов среды на формирование конкретного признака (или заболевания). Для количественной оценки роли этих факторов можно использовать формулу Хольцингера.

Смз - Сдз

Н= -------------- x 100. Е=100 - Н

100 - Сдз
Смз - конкордантность М3 близнецов

Сдз - конкордантность Д3 близнецов

Н - роль наследственности

Е - роль факторов среды


Решение задач.

1. Конкордантность монозиготных близнецов по массе тела составляет 80%, а дизиготных - 30%. Каково соотношение наследственных и средовых факторов в формировании признака?

2. Один из близнецов страдает дальтонизмом, второй (мужского пола) здоров. Какой вероятный пол близнеца, страдающего заболеванием? Являются ли близнецы монозиготными? Чем обусловлены различия фенотипов близнецов?

III. Популяционно-статистический метод

Попyляционно-статистический метод используется для изучения генетической структуры попyляций, а также факторов, влияющих на сохранение и изменение генофонда попyляций при смене поколений. Этот метод использует статистическую обработку данных, полученных при изучении частоты встречаемости в популяции определенного признака или наследственного заболевания, на основе закона генетического равновесия Харди - Вайнберга. Закон гласит: «В популяции при условии панмиксии и при отсутствии мутационного давления и отбора устанавливается равновесие частот генотипов, которое сохраняется из поколения в поколение». С точки зрения популяционного статистического анализа особенно важно, что закон устанавливает математическую зависимость между частотами генов и генотипов. Эта зависимость основывается на простом математическом расчете. Если генофонд популяции обусловлен парой аллельных генов (например А и а) и ген А встречается с частотой р, а ген а - с частотой q, то соотношение частот этих аллелей в популяции окажется равенством:



pA+qa=1

Возведя обе части равенства в квадрат и раскрыв скобки, получим формулу, отражающую частоту генотипов:



р2 АА +2 Р q Аа + q2 аа =1

Следовательно, генотип АА встречается в рассматриваемой популяции с частотой р2 , генотип аа - с частотой q2 , а гетерозиготы - с частотой 2рq. Таким образом, зная частоту аллелей, можно установить частоту всех генотипов, и, наоборот, зная частоту генотипов - частоту аллелей.


Решение задач.

1.C какой частотой в популяции людей встречаются гeтepo­зиготные особи по гену альбинизма, если известно, что из 20 000 человек один является альбиносом. За развитие заболевания отвечает аутосомно­-рецессивный ген.

2. Врожденный вывих бедра наследуется как аутосомно­-доминантный признак, средняя пенетрантность - 25%. Заболевание встречается с частотой 6:10000. Определите частоту встречаемости гомозиготных рецессивных особей.

IV. Цитогенетический метод

Цитогенетический метод используется для изучения кариотипа организмов и с его помощью можно:

- определить генетический пол организма;

- диагностировать геномные или хромосомные нарушения кариотипа;

- изучить хромосомные мутации, что в сочетании с клиническими наблюдениями позволяет составлять генетические карты хромосом.

Показаниями к использованию метода являются:

1. Подозрение на хромосомное заболевание.

2. Множественные врожденные пороки развития.


3. Несколько неблагополучных исходов беременности (спонтанные аборты, мертворождения).

4. Бесплодие.

5. Воздействие мyтaгeнныx факторов во время беременности.

Для определения содержания в кариотипе Х-хромосом как экспресс-метод используется метод определения полового хроматина.



Метод определения полового хроматина

Приготовьте предметное и покровное стекла: протрите их ваткой, смоченной в спирте. Возьмите шпатель, протрите один конец его спиртом. Проведите ребром шпателя по внутренней поверхности щеки, стремясь снять эпителий слизистой оболочки. Соскоб эпителия размажьте на предметном стекле. На мазок нанесите каплю красителя - ацеторсеина, накройте каплю покровным стеклом и слегка придавите его пальцем. Изучите приготовленный препарат при увеличениях микроскопа 7 Х 8 и 7 Х 40. При изучении следует обратить внимание на наличие на ядерной мембране плотного образования (его форма и размеры у разных индивидуумов может быть различной). Это инактивированная Х-хромосома или половой хроматин (или тельце Барра). Зарисуйте в альбом клетку, содержащую в ядре половой хроматин.

* * * * *
Самостоятельная внеаудиторная работа студентов
Решение генетических задач.

1. Двое молодых здоровых людей, вступающих в брак, обратились в медико-генетическую консультацию в связи с проявляющейся в обеих семьях аномалией слуха: у жениха были глухие брат, дядя со стороны матери и племянник (сын сестры), а невеста имела глухих брата и сестру, но оба родителя обладали нормальным слухом. Составьте родословную и определите вероятность рождения будущего ребенка глухим.

2. Группы крови у монозиготных близнецов совпадают в 100% случаев, а дизиготных близнецов в 40% случаев. Чем определяется коэффициент наследуемости - средой или наследственностью.

3. При исследовании буккального (щечного) эпителия, взятого у мужчины с нормальным кариотипом, в одной из клеток быть обнаружен Х-хроматин. Как можно объяснить это явление?

4. Частота заболеваемости подагрой составляет 2%; она обусловлена доминантным аутосомным геном. По некоторым данным, пенетрантность гена подагры у мужчин равна 20%, а у женщин - 0%. Определите генетическую структуру популяции по анализируемому признаку.
Вопросы для самоконтроля знаний

1.Какие трудности возникают при изучении наследственности человека?

2. Какие методы генетики, используемые при изучении наследственности у растений и животных, не применимы к человеку?

3. Перечислите признаки и заболевания человека с аутосомно­-доминантным и аутосомно-рецессивным типом наследования.

4. Укажите отличия голандрического типа наследования.

5. Какие причины приводят к рождению монозиготных и дизиготных близнецов?

6. Как можно доказать зиготность близнецов?

7. Одинаков ли состав белков у монозиготных близнецов, если в их клетках не было мyтaции?

8. В чем заключается смысл метода контроля по партнеру?

9. Почему популяционно-статистический метод не используется при изучении хромосомных болезней человека?

10. Какие клетки используются для цитогенетического анализа?

11. Какие принципы положены в основу идентификации хромосом?

12. Почему не изучаются кариотипы половых клеток?

13. Какие методы позволяют выявить наличие патологического (мутантного) гена в генотипе?



14. Какие методы используются при составлении генетических карт хромосом человека?
* * * * *
ПЕРЕЧЕНЬ

аннотированных учебных элементов
Биохимические методы - методы, которые помогают обнаружить ряд заболеваний обмена веществ при помощи, например, исследования биологических жидкостей (крови, мочи, амниотической жидкости) путем качественного иди количественного анализа.

Биохимические нагрузочные тесты - позволяют выявлять гетерозиготных носителей патологических генов.

Близнецы - потомство, родившееся от обычно одноплодной одной особи.

Гемеллология - наука о близнецах.

Генеалогическое древо - графическое изображение с помощью специальных символов родословных связей в пределах одной семьи или рода с указанием наличия определенного признака или заболевания.

Генеалогический метод - изучение xapaктepa наследования определенного признака с последующей оценкой его проявления у потомков на основании анализа генеалогического древа.

Генетический маркер - полиморфный участок ДНК строго определенной локализации, разные аллели которого позволяют дифференцировать различные по происхождению хромосомы и анализировать их сегрегацию в родословной.

Генетический риск - вероятность появления определенного генетического заболевания.

Генная инженерия - совокупность приемов, методов и технологий получения рекомбинантных молекул ДНК и РНК, выделение генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.

Генодиагностика (ДНК-диагностика) - комплекс методов позволяющих обнаруживать гены или фрагменты нуклеиновых кислот, специфичные для определенного вида микроорганизмов.

Гибридизация in situ - взаимодействие комплементарных цепей денатурированной ДНК клеток на предметном стекле и меченной радионуклидами или иммунофлюоресцентными соединениями одно цепочечной дик или РНК с целью исследования молекулярной структуры дик.

Дерматоглифика - изучение рельефных узоров на коже, образованных папиллярными линиями (папиллярные узоры) на ладонях, подушечках пальцев, ступнях ног.

Дизиготные близнецы - потомство при многоплодной беременности, развивающиеся из двух (или более) самостоятельных зигот, возникших в результате одновременного созревания двух (или более) яйцеклеток и оплодотворения их двумя (или более) спермиями. Д.б. могут быть разнополыми и однополыми. Имеют 50% общих генов.

Дискордантность - степень различия близнецов по изучаемому признаку .

Клон - генетически однородное потомство одной клетки.

Клонирование гена - получение определенного числа (миллионов) идентичных копий определенного участка ДНК с использованием для этих целей микроорганизмов.

Конкордантность - 1) степень сходства близнецов по изучаемому признаку. 2) количественный показатель совпадения признака в парах родственников, выраженный в процентax.

монозиготные близнецы (идентичные близнецы) - близнецы, развивающиеся из одной зиготы и поэтому имеющие идентичные генотипы.



Панмиксия - свободное скрещивание особей в популяции, при которой все комбинации гамет равновероятны.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) - метод циклического синтеза in vitro oгpомнoгo числа копий участка ДНК с целью идентификации определенного гена.

Пробанд - лицо, по отношению к которому составляется родословная. При построении родословной пробанд отмечается стрелкой.

Секвенирование - определение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК или последовательности аминокислот в белке.

Сибсы (сиблинги) - потомки одних и тех же родителей (братья и сестры). Имеют 50 % общих генов. Полусибсы - общим является только один из родителей.

Скрининг (просеивание) - обследование больших групп людей на какие­

либо состояния (болезни или носительство) с помощью простых методов, дающих быстрый результат.



Трансгенные организмы - животные, растения, микроорганизмы, вирусы, генетическая программа которых изменена с помощью методов генной инженерии (например, введение гена от организмов другого вида).

Хроматин половой - интенсивно окрашенная структура ядра у самок млекопитающих, представляющая собой спирализованную (функционально неактивную) Х-хромосому.

Цитогенетика - область генетики, изучающая закономерности наследственности и изменчивости на уровне клетки и субклеточных структур.

Темы учебно-исследовательской работы студентов:

1. Генетическая инженерия и проект «Геном человека»

2. Методы генетики соматических клеток.

3. Использование в судебной медицине методов изучения наследственности человека.


Рекомендуемая литература:
1. Биология под редакцией В.Н.Ярыгина. В 2-ч т. М.: Высшая школа, 2006. - Кн.1., с. 255-272

2. Бочков Н. П. Клиническая генетика: Учебник.- 3-е изд., - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2006. - 480с.

3. Лекционный материал
* * * * *

Занятие № 6


Каталог: ot2
ot2 -> Комплекс мероприятий, направленных на предупреждение попадания возбудителей инфекции в рану, ткани или органы больного при операциях, лечебных и диагностических процедурах
ot2 -> Современные технологии лечения острой кровопотери
ot2 -> Популярная медицинская энциклопедия определения терминов и понятий
ot2 -> 12-ти минутный тест Купера для определения физической работоспособности
ot2 -> Название мышцы
ot2 -> "Наследственные болезни человека и возможности их лечения"
ot2 -> Непрерывные соединения костей черепа


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3


База данных защищена авторским правом ©stomatologo.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница